Școala Doctorală de Științe Aplicate și Inginerești [607956]

Referat Înscriere Doctorat

UNIVERSITATEA „ȘTEFAN CEL MARE” SUCEAVA

CONSILIUL STUDIILOR UNIVERSITARE DE DOCTORAT
Școala Doctorală de Științe Aplicate și Inginerești
Domeniul Inginerie Electronică, Telecomunicații și Tehnologii Informaționale
Conducător științific:
Prof.univ.dr.ing. Adrian GRAUR
Student: [anonimizat] 2018

UNIVERSITATEA „ȘTEFAN CEL MARE” DIN SUCEAVA
CONSILIUL STUDIILOR UNIVERSITARE DE DOCTORAT
Școala Doctorală de Științe Aplicate și Inginerești
1. Cuprins

1. Cuprins …………………………………………………………………………………………………………………….. 2
2. Propunerea temei. ……………………………………………………………………………………………………… 3
3. Traficul aerian și frecvențele de comunicații. ………………………………………………………………… 4
4. Vremea și comunicațiile radio. ……………………………………………………………………………………. 6
5. Antene de emisie -recepție. ………………………………………………………………………………………….. 8
6. Descrierea echipamentelor folosite. ……………………………………………………………………………. 10
7. Referințe. ……………………………………………………………………………………………………………….. 12

Page 2 of 13

UNIVERSITATEA „ȘTEFAN CEL MARE” DIN SUCEAVA
CONSILIUL STUDIILOR UNIVERSITARE DE DOCTORAT
Școala Doctorală de Științe Aplicate și Inginerești
2. Propunerea temei .

Încă de la obținerea diplomei de inginer în 2005, când am terminat Facultatea
de Inginerie Electrică profilul Știința Sistemelor și a Calculatoarelor la Universitatea “Ștefan cel Mare” Suceava, m -am gândit că vreau să îmi continui educația, astfel am
urmat cursurile de master la zi în cadrul aceleași Universități, la profilul Știința și
Ingineria Calculatoarelor care l -am absolvit în 2007. Încă de la terminarea masterului
ideea de a- mi continua educația a rămas în “stivă”.
A fost nevoie de o pauză mai lung ă de 10 ani să cred că este momentul pentru
următorul pas logic. Înscrierea la doctorat în domeniul Ingineriei Electronice,
Telecomunicații și Tehnologii Informaționale , sub îndrumarea domnului prof. univ.
dr. ing. Adrian Graur mi s -a părut o continuare pe rfectă a studiilor și într -un un
domeniu conex cu cel în care lucrez , fapt care va duce la dezvoltarea cunoștințelor
mele pe plan personal și profesional și a unor noi tehnologii .
Domeniul pe care aș dori să îl studiez la acest doctorat este: Tehnici moderne
de comunicare folosind serviciul de radiocomunicații aeronautice ( studiu,
simulare, dezvoltare) .
În cei 8 ani de când lucrez în domeniul aeronautic, am putut observa o
diferență destul de pronunțată asupra calității transmisiunilor de radiocomunic ație în
funcție de condițiile meteo nefavorabile și cred că se pot dezvolta metode prin care să
se poată îmbunătăți.
Acest studiu poate fi continuat și extins pe mai multe direcții pentru o
dezvoltare atât a programelor cât și a echipamentelor folosite .

Page 3 of 13

UNIVERSITATEA „ȘTEFAN CEL MARE” DIN SUCEAVA
CONSILIUL STUDIILOR UNIVERSITARE DE DOCTORAT
Școala Doctorală de Științe Aplicate și Inginerești
3. Traficul aerian și frecvențele de comunicații.

Serviciul de control al traficului aerian este temelia transportului de persoane
în epoca modernă. O dată cu creșterea traficului , controlorii de trafic aerian trebuie să
coordoneze din ce în ce mai multe aeronave.
Unele aeroporturi Europene mari întâmpină, în unele zile, un trafic de peste
1500 de mișcări (decolări/aterizări), iar previziunile industriei sunt ca până în anul
2030 mișcările totale , la nivel mondial, se vor dubla.
Pe lângă acestea, dezvoltar ea tehnologiilor aeronavelor fără pilot (UAV) în
aplicații din domeniul civil, va duce la creșterea numărului acestora și a traficului
aerian în următorii ani.
Comunicațiile uzuale cu aeronavele sunt bazate pe voce analogă care se
transmite prin unde radio pe frecvențe foarte înalte (Very High Frequency – VHF) sau
pe frecvențe înalte (High Frequency – HF) .
Aeronavele care sunt destinate transportului de pasageri sunt echipate cu stații
de emisie -recepție/radio capabile de comunicații prin voce analog. Aceasta este
modalitatea principală folosită în prezent, și va fi folosită și în viitorul apropiat, de
comunicații, pe care piloții o au la dispoziție pentru a lua legătura cu diferite entități
care fac parte din sistemul controlului de trafic aerian (CTA) .
Conform regulamentului radiocomunicațiilor al UIT (Uniunea Internațională
pentru Telecomunicații), spectrul de frecvențe radio se împarte în nouă game de
frecvențe:
• VLF – de la 3 kHz la 30 kHz (frecvențe foarte joase);
• LF – de la 30 kHz la 300 kHz (frecv ențe joase);
• MF – de la 300 kHz la 3 MHz (frecvențe medii);
• HF – de la 3 MHz la 30 MHz (frecvențe înalte);
• VHF – de la 30 MHz la 300 MHz (frecvențe foarte înalte);
• UHF – de la 300 MHz la 3 GHz, (frecvențe ultra înalte);
• SHF – de la 3 GHz la 30 GHz (frecven țe super înalte);
• EHF – de la 30 GHz la 300 GHz (frecvențe extra înalte);
• de la 300 GHz la 3000 GHz. [1]
Page 4 of 13

UNIVERSITATEA „ȘTEFAN CEL MARE” DIN SUCEAVA
CONSILIUL STUDIILOR UNIVERSITARE DE DOCTORAT
Școala Doctorală de Științe Aplicate și Inginerești
În cazul aviației civile, UIT are alocări separate de frecvențe pentru
comunicație, navigație și supraveghere. Aceste diferențieri între funcții corespund
cerințelor de siguranță ale CTA.
UIT a alocat frecvențe pentru a fi folosite de aeronave la transmisiuni de voce
analogă în părți ale benzii HF și în intervalul 11 8-138 MHz din banda VHF.
Aeronavele pot folosi stații ca re operează în banda HF pentru comunicații la distanțe
mari pentru că undele sunt reflectate de către ionosferă. Din nefericire la folosirea
aceste benzi calitatea audio a legăturii este foarte slabă din cauza distanței mari de
propag are a undelor. Aeronavele pot folosi stații care operează în banda VHF pentru a
comunica cu alte stații care se află în raza vizuală directă de acoperire. Aceste semnale nu sunt reflectate de către ionosferă și nici nu penetrează obstacole cum ar fi
munți sau clădiri. A vantajul folosirii benzii VHF față de banda HF constă în faptul că
legătura audio este mult mai bună și canalul poate fi folosit mult mai des. Folosirea cuvântului “analog” în relație cu comunicația radio de voce înseamnă că schimbările
în intonația vocii sunt convertite de către emițător în variații corespunzătoare ale
semnalului radio și apoi convertite înapoi de către receptor.
Acest sistem analog este mai simplu decât sistemele mai recente digitale care
măsoară periodic vocea, o convertesc într -un număr dintr -un interval predefinit și apoi
transmit aceste serii de numere prin legătura radio. Stațiile VHF de pe aeronave pot
folosi canale de diferite ecarturi și ecartul minim depinde de precizia stației.
Folosirea stațiilor VHF în aviație are o vechime de peste 60 de ani și o dată cu
avansarea tehnologiei electronice, lățimea minimă a canalului a putut fi redusă de la
100 kHz la 8.33 kHz, ceea ce a dus la o creștere exponențială a numărului de
frecvențe utilizabile.

Page 5 of 13

UNIVERSITATEA „ȘTEFAN CEL MARE” DIN SUCEAVA
CONSILIUL STUDIILOR UNIVERSITARE DE DOCTORAT
Școala Doctorală de Științe Aplicate și Inginerești
4. Vremea și comunicațiile radio.

Variațiile vremii apar din cauza diferențelor de temperatură care cauzează
schimbări în densitatea aerului și a apei, rezultând diferențe de presiune care
stimuleaz ă mișcarea acestor fluid e [2].
În partea inferioară a atmosferei, parametrii vremii afectează transmiterea
semnalelor radio la frecvențe mai mari de 30 MHz [3] [4] [5] [6].
Undele radio , aceste câmpuri electromagnetice care se mișcă cu viteza luminii
prin spațiu, sunt afectate de fenomenele de: reflexie, refracție, difracție, absorbție,
polarizare și dispersie [7] .
Troposfera este stratul atmosferic ce se desf ășoară de la nivelul solului până la
aproximativ 12 km altitudine (aproximativ 6 km deasupra polilor și 17 km deasupra
Ecuatorului) și conține aproximativ 75% din masa atmosferei și 99% din masa
vaporilor de apă și aerosoli [8].
Acesta este stratul în care se formează norii, precipitațiile, vânturile, se
desfășoară viața și activitatea omului și are cel mai mare impact asupra traficului
aerian .
Refracția care are loc în cadrul troposferei afectează semnificativ performanța
sistemelor de comunicații fără fir și este cauzată de distribuția spațială a indexului
refractar. Variația refractară este responsabilă pentru multiple fenomene de propagare
a undelor, cum ar fi erori în distanța și elevația țintelor radar , refracția și degradarea
undelor electromagnetice [6] [7].
Comunicațiile prin satelit în banda KU suferă de atenuări cauzate de ploaie
care de multe ori duc la pierderea legăturii. Această problemă este mai des întâlnită în
zonele ecuatoriale în care sunt condiții tropicale și se caracterizează prin formarea
precipitațiilor convectiv e și a ploilor foarte dese [9] .
Atenuarea este cauzată de trecerea undelor radio prin picăturile de ploaie.
Picăturile de ploaie absorb și dispersează energia undelor radio fapt care duce la
degradarea acestora. Efectele produse sunt în funcție de frecvența, volumul de
precipitații, distribuția și forma picăturilor , care sunt de terminate de tipul de ploaie
[10].
Page 6 of 13

UNIVERSITATEA „ȘTEFAN CEL MARE” DIN SUCEAVA
CONSILIUL STUDIILOR UNIVERSITARE DE DOCTORAT
Școala Doctorală de Științe Aplicate și Inginerești
Cele mai comune efecte cauzate de atenuarea din cauza ploii sunt dispersia și
absorbția. Dispersia este procesul prin care undele radio interacționează cu picăturile
de apă într-o manieră care duce la schimb area direcți ei de deplasare a acestora .
Interacțiunea dintre energia undelor radio și alte particule conduce la dispersie [11] .
Dispersia apare și în momentul în care semnale care se deplasează prin
atmosferă întâlnesc picături de apă și se dispersează în diferite direcții, pot apărea și
fenomene de refracție și difracție. Aceste fenomene afectează undele radio reducându –
le puterea înainte de a ajunge la receptor [7] .
Atenuarea cauzată de absorbție are loc în momentul în care undele radio care
se deplasează prin atmosferă se lovesc de picătur i de apă, iar energia acestora este
convertită în căldură și absorbită parțial sau în întregime de acestea. Absorbția prin
rezonanță molecul ară în atmosferă este un factor major care afectează propagarea
undelor radio [12] .

Page 7 of 13

UNIVERSITATEA „ȘTEFAN CEL MARE” DIN SUCEAVA
CONSILIUL STUDIILOR UNIVERSITARE DE DOCTORAT
Școala Doctorală de Științe Aplicate și Inginerești
5. Antene de emisie -recepție.

Antenele sunt mult mai mult decât niște simple dispozitive conectate la fiecare
radio. Ele sunt transductoarele care convertesc voltajul de la un emițător într -un
semnal radio și tot ele sunt cele care primesc semnalele radio și le convertesc în voltaj
pentru a fi reconvertite de receptor.
Modelarea acestora este de obicei făcută în ultima fază, totuși antenele sunt
părți critice pentru stabilirea și menținerea unei legături radio fiabile. Designul lor
poate arăta complex și enigmatic pentru mulți ingineri – mai ales faptul că pot fi
întâlnite antene de toate formele și mărimile, dar o scurtă recapitulare a informați ilor
esențiale vor liniști orice probleme de proiectare.
Conform ecuațiilor lui Maxwell undele radio se atenuează o dată cu creșterea
distanței de deplasare. O caracteristică importantă a undelor radio este orientarea acestora cu câmpurile pământului, aceasta numindu -se polarizare. O antenă este
polarizată vertical când câmpul electric este vertical pe suprafața pământului și polarizata orizontal dacă este orizontal față de suprafața pământului.
În general undele radio au o regiune a câmpului apropiat ș i una a câmpului
îndepărtat .
Regiunea câmpului apropiat se găsește în jurul sursei și se folosește de obicei
la Near Field Communications (NFC) adică comunicații în câmp apropiat sau Radio –
Frequency Identification (RFID) adică identificare prin frecvență radio. Tehnologia
NFC permite dispozitivelor electronice să stabilească linii de comunicare radio între
ele, bidirecționale, folosind tehnologii complementare (Bluetooth sau WiFi).
Tehnologia RFID este folosită cel mai uzual la cardurile bancare “contactless” adică
fără contact. Diferența dintre cele două tehnologii este faptul că la RFID cipurile pot fi
doar citite.
Regiunea câmpului îndepărtat se află la distanțe mai mari de o lungime de
undă, acesta se desprinde de antenă și devine semnalul radio; aceas tă regiune este per
ansamblu partea cea mai folositoare a unei unde radio.
Antena conectată la emițător generează unda radio. Se aplică antenei un voltaj
la o anumită frecvență dorită, voltajul și curentul în timpul trecerii prin elementele antenei, produc undele electrice și magnetice.
Page 8 of 13

UNIVERSITATEA „ȘTEFAN CEL MARE” DIN SUCEAVA
CONSILIUL STUDIILOR UNIVERSITARE DE DOCTORAT
Școala Doctorală de Științe Aplicate și Inginerești
Undele electromagnetice recepționate de antena conectată la receptor induc un
voltaj; astfel antena devine sursa semnalului pentru receptor.
O antenă poate fi folosită atât la emisie cât și la recepție, ea fiind comutată
între emițător și receptor. Acesta este principiul reciprocității.
O antenă verticală poate recepționa semnale polarizate orizon tal și viceversa.
Antenele orientate perfect vertical sau orizontal sunt rare, astfel semnalele polarizate
vertical sau orizontal sunt ambele recepționate de cele mai multe ori dar suferă o
atenuare. Majoritatea semnalelor pot suferi schimbări de polarizar e din cauza
reflexiilor și a altor condiții ale traiectoriilor multiple.
Dacă este controlată cu exactitate, polarizarea poate fi folosită pentru a
multiplexa două semnale pe aceeași frecvență. Dacă polarizarea reprezintă o problemă
într-o anumită situație atunci se poate folosi polarizarea circulară, aceasta alternând
încontinuu în timpul emisiei, făcând posibilă recepționarea semnalului pe ambele
feluri de antenă. Pentru cazurile când avem nevoie de recepție cât mai bună se va
folosi o antenă cu polarizar e circulară. Polarizarea circulară se folosește de obicei la
sateliți [13] [14] [15].

Page 9 of 13

UNIVERSITATEA „ȘTEFAN CEL MARE” DIN SUCEAVA
CONSILIUL STUDIILOR UNIVERSITARE DE DOCTORAT
Școala Doctorală de Științe Aplicate și Inginerești
6. Descrierea echipamentelor folosite.

Sistemul COM/VHF de la TWR Suceava este autorizat conform ”ANS
10/2014” înregistrată la AACR cu nr.13171/28.04.2014.
Un rack Rohde & Schwarz care conține cinci transceivere model R&S XU
4200.
Sistemul are alocate următoarele canale de voce:
• TWR SV – 129.950 M Hz / ecart 8.33 kHz
• TWR SV ALT – 118.300 M Hz / ecart 25 kHz
• Urgență (SAR) – 121.500 M Hz / ecart 25 kHz

Pentru fiecare frecven ță alocată la TWR Suceava sunt alocate 2 transceivere
bază/rezervă, model XU4200 R&S, fiecare unitate fiind conectată prin filtru cu
cavităț i rezonante ș i sumator la antene omnidirecț ionale 0dB.
Sistemul are în componenț ă si o sta ție radio de avarie, ultima resursă radio pe care
sunt setate toate frecven țele alocate ale TWR Suceava, selecț ia acestora realizându -se
din panoul de comandă R&S GBT4200T, iar operarea se fa ce prin pupitrul GB4000V
din sala TWR. Sta ția de avarie este conectată direct la antena sa proprie.
Specificații generale R&S:
• Operare: modulație în amplitudine (AM) în bandă VHF;
• Distanța între canale (ecart) : 8.33 kHz sau 25 kHz ;
• Scara frecvențelor:
o la ecartu l de 8.33 kHz scara este de la 112 MHz la 155.975
MHz ;
o la ecartul de 25 kHz scara este de la 112 MHz la 155.975 MHz;
• Stabilitatea frecvenței:
o la temperatura: ±1.0ppm de la – 20 °C până la +55 °C;
o la îmbătrânire: <1.0ppm/an la +40 °C;
• Timp de încălzire: maxim 10 minute până la <0.5 ppm la +25 °C;
• MTBF: 20.000 h;
• MTTR: 15 min.
Page 10 of 13

UNIVERSITATEA „ȘTEFAN CEL MARE” DIN SUCEAVA
CONSILIUL STUDIILOR UNIVERSITARE DE DOCTORAT
Școala Doctorală de Științe Aplicate și Inginerești
Emițătorul:

• Puterea de ieșire: ajustabilă de la 5 W la 50 W incrementări de 1 W;
• Grad de modulație: configurabil între 30 % și 90 %, limitat la 95 %;
• Emisii armonice nedorite : ≤ -93 dBc (la putere maximă) ;
• Emisii nearmonice nedorite : Δf ≤ 1 MHz atunci ≤ – 83 dBc sau daca Δf > 1
MHz atunci ≤ -93 dBc ;
• Zgomotul:
 la ±300 kHz de purtător este ≤ -140 dBc ;
 la ±1 % de purtător este ≤ -155 dBc;
• Distorsionarea modulării amplitud inii: ≤ 5 %.

Receptorul:

• Sensibilitate: ≤ -107 dBc la 30% grad de modulație și 12 dB SINAD;
• Selectivitate:
 ecart 25 kHz ± 11 kHz / 6 dB, ± 25 kHz / 80 dB;
 ecart 8.33 kHz ± 3.5 kHz / 6 dB, ± 8.33 kHz / 70 dB, ± 25
kHz / 80 dB;
• Intermodulația: > 70 dB;
• Înăbușirea răspunsului nedorit: ≥ 80 dB;
• Distorsiuni audio:
 ≤ 2% de la – 87 dBm la +1 dBm cu grad de modulație 30%
și AF = 1 kHz;
 ≤ 2% de la -87 dBm la – 13 dBm cu grad de modulație 90%
și AF = 1 kHz.

Page 11 of 13

UNIVERSITATEA „ȘTEFAN CEL MARE” DIN SUCEAVA
CONSILIUL STUDIILOR UNIVERSITARE DE DOCTORAT
Școala Doctorală de Științe Aplicate și Inginerești
7. Referințe.

[1] ANCOM, „Ancom – Spectru Radio,” Autoritatea Nationala pentru Administrare si
Reglementare in Comunicatii, [Interactiv]. Available: http://www.ancom.org.ro/spectru –
radio_2749. [Accesat 8 October 2018].
[2] C. D. Ahrens, Meteorology Today. Ninth edition., Brooks Cole Publishing, 2009.
[3] J. H. R. R. A. P. K. D. A. G. B. J. B. H. V. Hitney, „Tropospheric radio propagation assessment,”
IEEE, Proceedings (ISSN 0018 -9219), vol. 73, pp. 265 -283, 1985.
[4] H. P. Westman, References Data for Radio Engineers, Fifth Edition, Howard W. Sams & Co.,
1973.
[5] K. Rawer, Wave propagation in Ionosphere, Dordrecht: Kluwer Academy, 1993.
[6] G. M. a. V. Kvicera, „Refractive Index Measurement at TV Tower Prague,” Radio Engineering,
Vol. 12, pp. 1, 5 -7, 2003.
[7] D. T. P. a. F. K. Hurd, Basic Electromagnetic Theory, New York: McGraw Hill, 1969.
[8] "Troposphere" Concise Encyclopedia of Science & Technology, New York: McGraw -Hill,
1984.
[9] M. M. a. L. S. R. D. Adami, A Quality of Service Guarantee in IP Satel lite Environment:
experimental experience in the CNIT -AS1 Project Integration of Multimedia Services on
Heterogeneous Satellite Networks, San Francisco, CA: IEEE Globecom2000, 2000.
[10] P.-D. M. A. a. P. G. C. A. D. Panagopoulos, „Satellite Communications at Ku, Ka and V bands:
Propagation impairments and mitigation techniques,” IEEE Communications Surveys and
Tutorials, pp. 2 -14, 2004.
[11] W. T. Williams, „Narrow -Band 10 GHz and some observation from New England,” în New
England VHF Conference , 1995.
[12] T. J. C. a. R. B. R. G. Jacobs, The New Shortwave Propagation Handbook, Hicksville, New
York: CQ Communications, Inc., 1995.
Page 12 of 13

UNIVERSITATEA „ȘTEFAN CEL MARE” DIN SUCEAVA
CONSILIUL STUDIILOR UNIVERSITARE DE DOCTORAT
Școala Doctorală de Științe Aplicate și Inginerești
[13] A. R. R. League, The ARRL Antenna Book, American Radio Relay League, 1991.
[14] L. E. Frenzel, Principles of Electronic Communication Systems, London: McGraw -Hill, 2008.
[15] J. L. Volakis, Antenna Engineering Handbook 4th Edition, New York: McGraw -Hill, 2007.

Page 13 of 13